TWI408038B - 包含一以浮動方式支撐衝頭的衝壓模具 - Google Patents

Description

包含一以浮動方式支撐衝頭的衝壓模具

本發明係有關於一種衝壓模具，例如，在箔片加工廠中，其係用於修整一加塗層之連續箔片的邊緣。

被移動的衝壓模具有時會用於箔片加工廠。以網狀形式被提供的箔片材料係沿著材料前進方向連續前進。該衝壓模具包含上工具與下工具，藉此配置該上工具於箔片材料的上方以及配置該下工具於箔片材料的下方。為了完成衝壓操作，閉合衝壓模具與該箔片材料同步運動。在衝壓行程完成後，該衝壓模具打開然後再度回到啟始位置(home position)。結果，該衝壓模具不僅可做開關運動，此外，在箔片輸送方向或工件輸送方向也可做前後運動。在每個實例中，該衝壓單元在衝壓操作期間與通過的箔片一起移動。之後，該衝壓模具在打開的狀態下回到它的原始位置以便加工下一個箔片區段。

由於該衝壓模具安裝於支撐物而且非剛性地連接至機器框體來進行連續正向及反向運動，作用於衝壓衝頭及切板(cutting plate)的加速力，這可能導致不準確的問題。如果要衝壓薄又敏感的箔片及/或對於待完成衝壓切割件(punch cut)的精度或品質有特別高的要求，則可能變成難以確保衝壓操作的要求精度。

本發明的目標是要補救這件事及發表其措施，尤其是在可移動地支撐的衝壓模具中，可滿足高度精確的要求。

此目標是用如申請專利範圍第1項所述的衝壓模具來達成：

本發明的衝壓模具特別適用於箔片加工，尤其是用於加工薄金屬片或金屬箔片。用本發明的衝壓模具，有可能實現高加工精度(machining precision)，甚至在困難的條件下，例如，由於要求最高的準確度，高速衝壓，有問題的箔片材料及/或衝壓模具在縱向中要連續前後地運動或其類似者。例如，待加工箔片材料可為如用於高電力可充電電池的箔片。箔片可為塗上鈷/石墨混合物的銅箔。典型的厚度例如為0.2毫米，從而銅層的厚度只有0.01毫米。加工這種箔片需要使用極尖的衝壓衝頭以及保持極窄的切割間隙。這可用本發明來實現，如起頭所述，甚至若是使衝壓模具與箔片一起移動以便完成衝壓操作以及隨後回到啟始位置，亦即，除了它的衝壓運動以外，該衝壓模具在箔片輸送方向可做前後運動。

該衝壓模具包含在經定向成橫亙於衝壓行程方向之至少一橫向中可移動地連接至頂板上的至少一衝壓衝頭。衝壓衝頭與頂板之間的空隙使衝頭的橫向位置與頂板分開。結果，衝頭可以浮動方式用頂板來支撐。此時，衝頭與相關衝壓開孔(punch opening)的定位不再藉由該框體來實現而是藉由在衝壓衝頭、切板之間直接起作用的衝頭導引配置來實現。以此方式，在衝頭、切板之間可實現極精確的相對定位，亦即，而與作用於衝頭或切板的加速力或減速力無關，因為整個衝壓模具在工件的輸送方向中可連續地前後運動。因此，甚至在高速操作下仍可達成高精度。不過，應指出本發明適合使用被移動的衝壓模具與不動的衝壓模具，若是要達成極高精度的話。並且，有可能以剛性方式支撐該衝頭或多個衝頭於頂板上以及支撐切板或數個切板區段以便在相對於衝頭的橫向中可移動。再者，衝頭導引配置會影響衝頭與切板或其切割邊緣的精確相對對齊。

該衝壓衝頭經支撐成在經定向成橫亙於工件輸送方向的橫向中可移動為較佳。如此，可固定該衝壓衝頭於滑動導件(sliding guide)中。如果要修整一通過之材料網或另一工件的邊緣，彼此無關地以浮動方式支撐的兩個衝頭可設於衝壓模具的適當點，將每個該等衝頭固定成在該橫向中可移動，亦即，它們有(橫向)間隙。由兩個衝頭組成的衝頭導引配置會導引切板上的衝頭，從而可確保在各個衝頭與各個衝壓開孔之間有適當的相互作用，此外，也保證可精確地維持由衝頭(或數個衝頭)在工件上製成的兩個切割邊緣之距離。

該衝壓模具包含在兩對邊上的通道孔(passage opening)為較佳，藉此網狀(web-shaped)的工件通過該等通道孔可進入及離開衝壓模具。較佳地，該等衝頭導引配置經配置成在側向緊鄰於通過的網狀工件，亦即，在工件經過空間的外面。這使得衝頭導引配置的連續接合成為有可能。可將該衝頭導引配置組態成為線性導件，例如。該線性導件可由有多邊形，矩形或不同形狀之橫截面的一或更多圓型螺栓(round bolt)組成，該等螺栓係與對應的導引開孔(guide opening)嚙合。例如，該螺栓或數個螺栓可設於衝頭上，以及導引開孔或數個開孔可設於切板上。應指出此一配置也可反過來，亦即，該等導引螺栓(guide bolt)可配置於切板上，以及相關或各自佈署的導引開孔可分別配置於衝頭上。這適用於包含活動衝頭及靜止切板的具體實施例以及包含靜止衝頭及活動切板的具體實施例。不過，無論如何，最好讓該等導引螺栓及導引開孔處於連續接合。換言之，該等導引螺栓比衝壓模具的衝壓行程還長為較佳。此外，最好導引螺栓在導引開孔中不僅可用作橫向導件，若需要，也可用作傾斜導件。換言之：該導引配置只有一個自由度為較佳，這是指在衝壓行程方向的運動。

換言之：該衝頭導引配置為導引方向與衝壓方向重合的線性導引配置。有鑑於要達成的精度，線性導引配置的空隙要儘可能地保持最小。

該線性導引配置的導引螺栓或任一其他導件主體可為衝壓衝頭的整合部件，亦即，可無縫地由與該衝壓衝頭相同的材料製成。不過，最好把該導件主體或數個導件主體設計成可與衝頭永久性連接(例如，藉由焊接、或螺紋)的個別元件。

本發明有益具體實施例的其他細節為本發明申請專利範圍的專利標的與附圖及/或說明。在這種情況下，說明僅限於表述指出本發明特徵及其他細節的本發明示範具體實施例。附圖應被視為輔助參考資料。在本發明申請專利範圍的範疇內，偏離具體實施例是有可能的。

第1圖圖示用於衝出預定輪廓的衝壓模具1，緣此較佳情形而言，其係經設置成可修整一通過之連續工件2的縱邊，該工件的形式為例如箔片材料3。它可為非金屬箔片、金屬箔片、由單一材料構成的箔片、或由多種不同材料構成的箔片，例如，多層箔片。例如，該箔片可為由銅、鈷及石墨層或鈷石墨混合物層組成的層壓箔片。

工件2係藉由未具體圖示的輸送構件沿著如箭頭所示的工件輸送方向4以不變的速度較佳地連續移動通過衝壓模具1。如此做，則衝壓模具1進行工件2的衝壓操作，例如用來修整一或更多邊緣，例如縱邊。如此，如箭頭5所示，衝壓模具1在衝壓操作期間與工件2一起沿著工件輸送方向4運動。相反地，如果打開衝壓模具1，衝壓模具1可與工件輸送方向4相反地移動回到它的啟始位置而可重新開始一個相同的操作循環。如此做，則衝壓模具1會與工件輸送方向4平行地前後移動。

用於使衝壓模具與工件輸送方向4同向或反向移動的機構與用於開關衝壓模具的機構未圖示於第1圖。這與開關衝壓模具以及還能夠賦予上述前進後退運動的裝備適當衝壓機器有關。

衝壓模具1包含含有底板(base plate)7及頂板(head plate)8的框體6。頂板8相對於底板移動而在衝壓行程方向9(如第1圖中之箭頭所示)朝向及離開該底板。頂板8與未特別圖示之衝床(punch press)或對應機器部件(machine part)10的衝頭(ram)連接，藉此賦予頂板8相對於底板7的適當相對運動。反之，底板7支撐於與衝壓行程方向9無相對運動的支撐物11上，不過，該支撐物可額外地像機器部件10那樣運動，如箭頭5所示。該運動關係也可反過來，亦即，衝頭可靜止，而可將切板配置成可沿著衝壓行程方向9運動。

較佳地(但非必要)，有導引柱(guide column)12、13、14、15(也請參考第2圖及第3圖)由底板7向上延伸，該等導引柱為頂板8的導件。如此，該頂板有能使其在導引柱12至15上滑動的匹配導引開孔。

底板7支撐切板16(第2圖)。此切板與底板7剛性連接為較佳。替換地，也可將切板16組態成為底板7的一部份。切板16可由一件組成。不過，最好把切板16分成不同的組件，亦即，與工件3之一邊關連的第一切板18，與對邊關連的第二切板19，以及用作工件3支撐物的居中支撐板(support plate)20。較佳地，切板18、19及支撐板20各有位於一平面的平坦上表面。切板18、19與支撐板20的對接(butt joint)用第2圖的虛線圖示。

此外，切板18、19包含有遵循想要的衝壓輪廓的衝壓開孔21、22。在第2圖的具體實施例中，兩個衝壓開孔21、22的形式為長形且經定向成與工件輸送方向4平行。不過，也可選定不同形式的衝壓開孔，例如，以產生不同的衝壓輪廓。

衝壓開孔21、22與例如第4圖可見的衝壓衝頭23、24關連。衝壓衝頭23、24固定於頂板8上。它們有與衝壓開孔21、22匹配的動態輪廓(active contour)而且可用該輪廓沒入衝壓開孔21、22。如此做，則該等開孔與切板的衝壓開孔21、22一起定義極緊密、精確的切割間隙。

也如第4圖所示，可配置壓緊板(holding-down plate)25於衝壓衝頭23、24之間，在這種情形下，在衝壓操作期間，將彼等較佳為平坦的底面配置成可壓迫箔片或其他工件2貼著切板16(亦即，切板18、19)及支撐板20。如此，壓緊板25用對應導件26、27、28、29支撐以便在衝壓行程方向9可移位以及用適當的彈簧機構朝切板16偏壓它。壓緊板25設有輪廓適應衝壓衝頭23、24的數個開孔或緣側凹處。

衝壓衝頭23、24的支撐為浮動方式，亦即，側向可移動，下文在說明第5圖、第6圖及第7圖以及圖中的衝壓衝頭23與切板18時會解釋該浮動方式。不過，下文的描述也同樣適用於衝壓衝頭24與切板19。

衝壓衝頭23固定於滑動導件58、59的相對兩邊56、57。這些包含用第5圖之螺栓32、33、34、35藉螺紋緊緊嚙合頂板8的滑塊(sliding piece)30、31。每個滑塊30、31都有導引肋條(guide rib)36、37。兩個導引肋條36、37係彼此平行及面對面地延伸。彼等經配置成與頂板8有界定的距離以及與設於衝壓衝頭22側面56、57之端面上的凹槽38、39嚙合。肋條36、37在凹槽38、39中有最小間隙。此間隙可經裝設成在X方向及Y方向。此外，肋條36、37及凹槽38、39與頂板的距離是用以下方式匹配：衝壓衝頭23中平坦為較佳之上壓力面40可緊挨著頂板8，而不用滑塊30、31將之偏壓靠在頂板8。如此做，則衝壓衝頭23在橫向41中有移動性，該橫向係定向在橫向於工件輸送方向4之方向，並在工作輸送方向4有移動性。為了說明清楚，該等對應方向圖示於第5圖。為了說明清楚，通常適合把工件輸送方向4視作Y方向，而橫向41視作X方向。衝壓行程方向9為Z方向。X、Y及Z形成直角座標系統；彼等係經安置成彼此成對地相互垂直。

視需要，可提供滑動導件58、59不只在X方向(橫向41)有滑動性，若需要，在Y方向(工件輸送方向4)也有移動性。也可用以下方式使滑動導件58、59彼此匹配以及與衝壓衝頭23匹配：只在給定的方向(例如，橫向41)有滑動性。

裝設至少一衝頭導引配置42用以使衝頭導件(punch guide)23與切板18對齊，該衝頭導引配置有可能為線性導件或是有同樣作用的機構。在本示範具體實施例中，該線性導件43包含導件主體與導引開孔45。在本示範具體實施例中，設有第二衝頭導引配置46，該衝頭導引配置也是線性導件且包含導件主體47與匹配的導引開孔48。

第5圖為兩個衝頭導引配置42、46的展開圖。這也用第6圖的展開圖圖示。顯然，這兩個導件主體44、47是以矩形螺栓配置。導引開孔45、48是匹配的矩形開孔，有不變的橫截面為較佳。較佳地，導件主體44、47係藉由螺旋嚙合衝壓衝頭23。將導引開孔45、48配置成緊鄰於衝壓開孔21為較佳。

在此實施例，橫截面為矩形的導件主體44、47各包含分別經定向成與工件輸送方向4(Y方向)平行為較佳的至少兩個導引面。結果，該等表面位於Y-Z平面為較佳。對應的導引面設於導引開孔45、48。尤其在第7圖顯而易見，其係藉由衝頭導引配置42、46在相對於切板18及衝壓開孔21的橫向41來導引衝壓衝頭23。

在本示範具體實施例中，切板17中對加工精度為必要的切割邊緣是衝壓開孔21的邊緣49、50、51，該等邊緣係經定向成與工件輸送方向4(第5圖)平行。衝壓衝頭23在邊緣49至51的橫向以浮動方式支撐，亦即，可移位。衝頭導引配置42、46係安置衝壓衝頭23，尤其是相對於橫亙於邊緣49、50、51之此一方向。

用一般術語表達，衝頭導引配置42以及視需要衝頭導引配置46(若存在的話)係經組態成可精確地安置在衝壓開孔21邊緣或數個邊緣之橫向中以浮動方式支撐的衝壓衝頭，該等邊緣是要調整想要的加工精度與定義極窄的切割間隙。如果例如X-Y方向衝壓開孔之各自定義精度的切割邊緣是傾斜的話，衝壓衝頭23再次被支撐成在橫向可移位(對此邊緣呈直角為較佳)，然後藉此可用衝頭導引配置相對於切割邊緣以精確的方式定義該衝壓衝頭的位置。

導件主體44、47的長度係使得該等導件主體不會移動離開相關的導引開孔45、48，亦即，在衝壓行程或返回行程期間都不會。替換地，導件主體44、47也可短一些以及由導引開孔45、48冒出，尤其是在該等導件主體必須讓路給工件時。在此情形下，該等導件主體的正面有例如有合適斜面形式的數個插入輔助件(insertion aid)。此外，如圖示，導件主體44、47可設有繞著導件主體44、47周圍延伸的潤滑用凹槽。替換或補充地，導引開孔45、48可設有數個潤滑用凹槽。

以下為至目前所述的衝壓模具的工作方式：

在操作期間，頂板8在衝壓行程方向9連續進行上下運動。在向下行程期間，衝壓模具1與工件2在工件輸送方向4同步運動。衝壓衝頭23、24沒入切板18，19從而完成想要的衝壓操作。對分別作用切割邊緣(在第5圖為切割邊緣49、51(以及視需要時，切割邊緣50))橫向地安置衝壓衝頭23、24係用直接相關於各自的切板18(以及對應地，切板19)衝頭導引配置42、46來完成。頂板的潛在導引不準確(該等不準確係源於柱體12至15)不會影響衝壓操作的精度。結果，可用實質大於由框體6提供之準確度的準確度來調整切割間隙。

至於衝壓衝頭相對於切板的精確對齊，衝壓衝頭23各自在與該衝壓衝頭關連的頂板8上是以浮動方式支撐，亦即，在橫向可移動的方式。衝壓衝頭之切割邊緣與切板18之切割邊緣49、50、51的對齊是用在衝壓衝頭23、切板18之間直接起作用以及在橫向於作用切割邊緣之方向中影響精確相對定位的至少一衝頭導引配置42來實現。衝頭導引配置42包含橫截面有輪廓的定中心元件(centering element)，例如，該輪廓為矩形、柱形或多邊形。

該等定中心元件可由衝壓衝頭23通過印模(matrix)或切板18伸出。替換地，該等定中心元件可由切板18通過衝壓衝頭23的開孔伸出或或沿著該衝壓衝頭的滑動面或定位面延伸。

1．．．衝壓模具

2．．．工件

3．．．箔片

4．．．工件輸送方向

5．．．箭頭

6．．．框體

7．．．底板

8．．．頂板

9．．．衝壓行程方向

10．．．機器部件

11．．．支撐物

12-15．．．導引柱

16,18,19．．．切板

20．．．支撐板

21,22．．．衝壓開孔

23,24．．．衝壓衝頭

25．．．壓緊板

26,27,28,29．．．導件

28,29．．．滑動導件

30,31．．．滑塊

32-35．．．螺栓

36,37．．．肋條

38,39．．．凹槽

40．．．壓力區

41．．．橫向

42,46．．．衝頭導引配置

43．．．線性導件

44,47．．．導件主體

45,48．．．導引開孔

49-51．．．邊緣

56,57．．．側面

58,59．．．滑動導件

第1圖根據本發明示意圖示衝壓模具的側視圖；

第2圖更詳細地圖示第1圖衝壓模具的透視展開圖；

第3圖為第2圖衝壓模具之下半部的透視圖；

第4圖為第2圖衝壓模具之上半部的透視圖；

第5圖為第2圖衝壓模具中之切板及衝壓衝頭的透視展開圖；

第6圖第5圖衝壓衝頭之切板的另一透視展開圖；以及

第7圖圖示第5圖及第6圖之切板與衝壓衝頭的接合。

4．．．工件輸送方向

8．．．頂板

9．．．衝壓行程方向

12-15．．．導引柱

16,18,19．．．切板

20．．．支撐板

21,22．．．衝壓開孔

Claims (15)

1. 一種衝壓模具(1)，尤其是用於加工箔片，該衝壓模具包含：含有一底板(7)及一頂板(8)的一框體(6)，該頂板係經支撐成相對於底板(7)，可在一該衝壓行程方向(9)往該底板移動以及離開該底板，至少一衝壓衝頭(23)，該衝壓衝頭係與該頂板(8)連接，一切板(18)，該切板係設於或配置於該底板(7)上，藉此在經定向成橫亙於該衝壓行程方向(9)的至少一該橫向(41)中賦予該衝壓衝頭(23)與該切板(18)之間的移動性，以及包含在該切板(18)與該至少一該衝壓衝頭(23)之間起作用的一衝頭導引配置(42)，其中該至少一衝壓衝頭(23)可相關於該衝壓行程方向(9)橫向(laterally)移動，且該至少一衝壓衝頭(23)係以一浮動方式被支撐在該頂板(8)上。
2. 如申請專利範圍第1項的衝壓模具，其中該衝壓衝頭(23)在其中可移動的該橫向(41)係經定向成橫亙於一工件輸送方向(4)，藉此一網狀為較佳的工件可沿著該工件輸送方向或在經定向成橫亙於該切板(18)之切割邊緣(49，51)的方向中移動通過該衝壓模具(1)。
3. 如申請專利範圍第1項的衝壓模具，其中該衝壓衝頭(23)在其中可活動的該橫向(41)係定向成與一網狀為較佳之工件(2)在其中移動通過該衝壓模具的一工件輸送方向(4)傾斜或平行。
4. 如申請專利範圍第1項的衝壓模具，其中該衝壓衝頭(23)係與該頂板(8)連接成在經定向成橫亙於該衝壓行程方向(9)的兩個橫向(x，y)中可移動。
5. 如申請專利範圍第1項的衝壓模具，其中該框體(6)在工件輸送方向的兩對邊上是開放的。
6. 如申請專利範圍第5項的衝壓模具，其中該衝頭導引配置(42)係經配置成在橫亙於該工件輸送方向(4)的方向中與該衝壓衝頭(23)有一段距離。
7. 如申請專利範圍第1項的衝壓模具，其中每個衝壓衝頭(23，24)係與該頂板(8)連接成可在至少一橫向(x)中移動，而與可能用上的附加衝壓衝頭無關，該方向係經定向成橫亙於該衝壓行程方向(9)。
8. 如申請專利範圍第1項的衝壓模具，其中每個衝 壓衝頭(23，24)與一衝頭導引配置(42，46)個別關連。
9. 如申請專利範圍第1項的衝壓模具，其中該衝頭導引配置(42)包含配置於該切板(18)、該衝壓衝頭(23)之間的至少一線性導件(43)。
10. 如申請專利範圍第1項的衝壓模具，其中該衝壓衝頭(23)與數個衝頭導引配置(42，46)關連。
11. 如申請專利範圍第9項的衝壓模具，其中該線性導件(43)係處於連續嚙合。
12. 如申請專利範圍第9項的衝壓模具，其中該線性導件(43)為一滑動導件。
13. 如申請專利範圍第1項的衝壓模具，其中該線性導件(43)包含至少一導件主體(44)，該導件主體延伸穿過一導引開孔(45)。
14. 如申請專利範圍第13項的衝壓模具，其中該導件主體(44)有配置於該導件主體之至少兩對邊上的導引面，該等導引面與該導引開孔(45)的滑動面關連。
15. 如申請專利範圍第13項的衝壓模具，其中該導引開孔(45)設於該切板(18)，以及將該導件主體(44)配置於該衝壓衝頭(23)上。